用於檢測鐵磁性物體的儀器及一種受保護的門廊裝備的製作方法
2023-07-05 17:36:56
專利名稱：用於檢測鐵磁性物體的儀器及一種受保護的門廊裝備的製作方法
技術領域：
本發明涉及檢測是否存在鐵磁性物體的儀器，並涉及一種房間門廊處的保護裝備，此裝備中包括檢測鐵磁性物體的儀器，尤其涉及一種用於檢測具有核磁共振成像(MRI)掃描儀的房間的門廊處附近是否存在鐵磁性物體的設備。
背景技術：
GB2395276中給出了一種能夠通過提供的主傳感裝置來檢測鐵磁性物體的儀器，該主傳感裝置包括第一和第二無源磁傳感器，用於在該物體通過磁場時檢測背景磁場內的擾動。該儀器還包括一個輔助的非磁性傳感裝置，其檢測主傳感裝置附近物體的移動。當主傳感裝置和輔助傳感裝置都檢測到移動的物體時，警報被觸發。該專利建議，可以將所述儀器安裝在具有核磁共振成像儀器的房間門前兩側中的任一側的牆上，同時設置輔助傳感裝置以檢測接近門廊處或將要穿過門廊處的物體。由於主傳感器和輔助傳感器都必須檢測物體，因此這種設置方式有助於減少錯誤警報。
上文描述的儀器對無意間會把鐵磁性物體帶到核磁共振室的人具有很好的提示作用。據了解，過去曾發生過多起不幸的事故，其原因就是由於含鐵物體進入了核磁共振室，而後被磁力高速地推動到室內的核磁共振機器中。這被稱為投射效應(projectileeffect), GB2395276中對此作了很好的描述。
近來，有一種趨勢，在門廊處裝上朝外開的門，即房門打開時位於房間之外。這意味著房門會經過位於房間外牆上的儀器的敏感範圍(zone)。房門通常帶有鐵磁性物件，比如門把手或鎖具零件，當房門和物件穿過該範圍時，可能會觸發警報器，發出錯誤的警報。進一步地，當輔助傳感裝置包括光束時，房門會阻擋住光束，這時任何在主傳感裝置範圍內，但並沒有要穿過房門的鐵磁性物體都會觸發錯誤的警報。
有人建議，當裝有朝外開的房門時，在核磁共振室內放置一個檢測儀器來解決該問題。這種方法確保房門不會經過該儀器的輔助傳感器的敏感範圍。然而，申請人認為這不是一個好的方案。核磁共振室受到來自核磁共振設備的高強度磁性輻射，可能會對檢測儀器產生幹擾。類似地，核磁共振設備也對外部輻射敏感，因此，可能需要屏蔽該儀器以防止對核磁共振設備產生幹擾。有人建議，一旦門被關上就關掉該儀器來改善此問題，但這會導致更高的複雜度及其他來源的不可靠性。
可選地，將該儀器放置在房間外的門廊前面足夠遠的區域，使房門不會進入到敏感範圍，從而可以解決該問題。然而，這會使該儀器佔用很多的空間，可能還需要在該儀器和門廊之間設置屏障，以阻止人們不經過敏感範圍就進入房間。在門廊處位於走廊側壁的情況中，以這種方式安裝該儀器可能是不切實際的，因為這會阻斷走廊。發明內容
根據第一 方面，本發明提供了用於檢測鐵磁性物體的儀器，該儀器包括:
一個包含至少一個第一磁傳感器的無源主傳感儀器，該主傳感儀器適於測量由該至少一個磁傳感器的第一敏感範圍所界定的空間的局部容積內的背景磁場或梯度，並產生相應的測量信號，
包括至少兩個傳感器的輔助非磁性傳感儀器，每個傳感器適於在各自範圍內檢測主傳感儀器附近是否存在物體，輔助傳感器中的一個的範圍不同於輔助傳感器中的另一個的範圍，
設置為與主傳感儀器和輔助傳感儀器通信的信號處理電路，以及
通過信號處理電路的輸出控制的警報設備，該警報設備適於在主傳感儀器附近提供可聽和視覺警告中的至少一種，
其中，信號處理電路被配置為識別由於背景磁場內鐵磁性物體的移動而產生的測量信號的瞬時變化，並將識別的測量信號的瞬時變化與輔助的非磁性傳感儀器的兩個傳感器在各自範圍內都檢測到物體存在的情況相關聯，然後在二者之間存在關聯時產生表明在主傳感儀器附近存在鐵磁性物體的輸出。
本發明的優勢在於，通過提供兩個各自界定了不同檢測範圍的輔助傳感器和將兩個傳感器都在範圍中檢測到物體存在的實例與來自磁傳感器的測量結果相關聯(只有一個傳感器檢測到物體時不做關聯)，可以檢測出含鐵的物體，該儀器可以被構置為對通過檢測範圍的某些「安全」物體不敏感。任何時候，只有一個輔助傳感器檢測到物體，同時主傳感儀器檢測到含鐵物體，警報都會受到抑制。如果輔助傳感器的檢測範圍被設置為使安全物體不會同時進入兩個範圍(範圍只有部分重疊或完全不重疊)，那麼該物體通過這些範圍時不會觸發警報。特別地，這允許將該儀器安裝到一些適合於抑制由於房門開關而引起的警報的位置。
信號處理電路可以包括邏輯與門，其結合兩個輔助傳感器的輸出，產生一個在有一個傳感器沒有檢測到或兩個傳感器在各自範圍內都沒有檢測到物體存在時具有第一邏輯值的中間信號，以及一個在兩個傳感器都檢測到物體存在時具有第二邏輯值的信號，該信號處理電路將該中間信號與識別的測量信號的瞬時變化相關聯。
輔助的非磁性傳感器裝置可以包括光電傳感器，光纖傳感器，無源紅外傳感器，照相機，超聲傳感器，雷達傳感器，靜電傳感器以及毫米波傳感器中的至少一種。本文中的光檢測器是指任何能夠檢 測到入射光子的檢測器，不論在可見或不可見光譜中。
在優選的實施例中，至少一個輔助傳感器包括光檢測器和產生光束的光源，該光束撞擊光檢測器，當光束被破壞時光檢測器的輸出改變狀態，其中至少一部分光束路徑界定了與各自的輔助傳感器相關的範圍。使用光束是確立所需檢測的範圍的一種方便，直觀的方法。光源可以產生一束可見光譜內的光，或不可見光，例如紅外光。
光束可以被設置為通過在反射性表面反射的方式從光源傳送到光檢測器。反射性表面可以是回復反射器，並且光源和光檢測器的位置相互臨近。
在一種方案中，輔助傳感儀器可以包括兩個傳感器，每個傳感器包括一個光檢測器和光源，光源產生一束撞擊在光檢測器上的光，當光束被破壞時，光檢測器的輸出改變狀態。可以將光束對齊以使它們在空間上不重疊，在這種情況下，可以由光束的整體來界定該輔助傳感器的檢測範圍。可選地，光束可以在兩個輔助傳感器各自的檢測範圍外的區域內空間地重疊。當在具有房門的情況下使用時，需要對準光束以使房門不經過光束空間地重疊的區域。
兩個輔助傳感器中的一個可以包括門廊位置傳感器，該門廊位置傳感器包括可以固定在與門廊對應的位置的第一部分和可以固定在與門廊內的房門對應的位置的第二部分，以使房門和門廊之間的相對運動產生門廊位置傳感器的兩部分之間的相應運動，這種運動反過來使傳感器的輸出改變，以指示出房門的位置。
在使用中，輔助傳感儀器可以固定在與要保護的房間的門廊鄰近的位置，例如，通向具有核磁共振成像機器的房間的門廊處。兩個輔助傳感器的檢測範圍可以設置為在任何時間以及對於房門在完全打開和完全關閉之間的任何位置，都只能在兩個輔助傳感器的範圍中的一個內檢測到房門。
例如，在兩個輔助傳感器都包括檢測光束破壞的光檢測器的情況下，每個光束可以從一側到另一側延伸過門廊。通過門廊進入到房間中的物體，例如人，一定會破壞光束。其中的一束光可能通過位於房間內的反射器反射，這種情況下，門關閉時光束被破壞，門打開時光束沒有受到破壞。反射器可能被安置在門廊處或房間內的牆上。可選地，反射器可以被安置在門臉上，朝向室內，這樣門打開時光束經過反射器反射並撞擊在光檢測器上。
另一光束可以完全處在房間外(或房間內)，以使光束在門關閉時不受破壞，而在門打開時受到破壞。
主傳感儀器可以包括至少兩個主傳感器，每個傳感器適於測量由第一和第二磁傳感器的敏感範圍所界定的空間的局部容積內的背景磁場或其梯度，以產生相應的測試信號，兩個傳感器分別被固定在門廊兩側位置。
在至少一個可選實施例中，本發明的一個優勢在於，當主傳感儀器和輔助傳感儀器位於門框上或接近門框時，能夠對具有外開式房門的門廊進行保護。這使得該儀器可以按如下方式定位:儀器的全部有源部件位於要保護的房間之外，遠離任何無源部件，例如反射器，反射器是必需的，它提供所需的光束路徑並且它可以位於要保護的房間的內部。
可以對無源主傳感儀器進行複製，於是就有了兩個無源主傳感儀器，每個都包括至少一個磁傳感器，或優選地，包括第一和第二磁傳感器，每個無源主傳感儀器適於測量由第一和第二磁傳感器的第一敏感範圍所界定的各自的空間的局部容積內的背景磁場或者梯度，並產生相應的測量信號。可以使用或門來組合這些測量信號以產生一個整體的測量信號。各自的第一範圍可以是至少部分相異，即可以重疊但不能完全一致。這樣可以監視更大的整體範圍，只有一個主傳感裝置需要檢測含鐵物體。
該儀器的各種零部件可以以多種不同的方式設置。在一種方案中，提供了兩個離散單元，這兩個離散單元·可以是相同的。每一個都可以是相同的，含有兩個無源主傳感儀器中的一個。每個單元可以包含用於從輔助傳感儀器接收信號的輸入節點。每個單元可以包含警報設備，於是警報設備也被複製。
這兩個磁傳感器，或任一磁傳感器可以與信號處理電路分離，以使在應用中，該至少一個可分離的傳感器可被放置在遠離信號處理裝置的地方。類似地，輔助傳感儀器也可以和信號處理單元分離，以及可選地，主傳感儀器可分離。
信號處理裝置可以包括濾波裝置，濾波裝置被設置用來大體上過濾掉所測磁場中的雜散變化。該濾波裝置可以包括高通濾波器，在一個方便的方案中濾波器可以對主傳感裝置產生的測量信號做出響應，以衰減其中頻率低於0.3Hz的變化信號。
該濾波裝置可以額外地包括低通濾波器，該低通濾波器響應於主傳感裝置產生的測量信號，以衰減其中頻率高於3Hz的變化信號。
信號處理電路可以包括用於把來自濾波裝置的輸出振幅與一個可調的閾值電平相比較的裝置，以指示由於鐵磁性物體在背景磁場中的移動而產生的測量信號的瞬時變化。
根據第二方面，本發明提供了一套用於房間的受保護的門廊裝備，包括:
包裹房門的門框，以及
用於檢測位於門廊附近的鐵磁性物體的儀器，該儀器包括:
無源主傳感儀器，其包括第一和第二磁傳感器，主傳感裝置適於測量由該至少一個磁傳感器的第一敏感範圍所界定的空間的局部容積內的背景磁場或梯度，並產生相應的測量信號，
輔助非磁性傳感儀器，其包括至少兩個傳感器，每個傳感器適於檢測在主傳感儀器附近的各自範圍內是否有物體存在，一個輔助傳感器的範圍與另一輔助傳感器的範圍不同，此方式設置的傳感器使得門從完全關閉到完全打開時，會通過輔助傳感器的這兩個範圍，但對於任一給定的門的位置，只會在一個範圍內被檢測到，
信號處理電路，其與主傳感儀器和輔助傳感儀器通信，以及
通過信號處理電路的輸出控制的警報設備，該警報設備適於在主傳感儀器附近提供視覺、聽覺警報中的至少一種，
其中信號處理電路被配置用來識別由於鐵磁性物體在背景磁場中的移動而引起的測量信號中的瞬時變化，並把識別出的測量信號中的瞬時變化與輔助的非磁性傳感儀器的兩個傳感器在它們各自範圍內都檢測到物體存在的情況相關聯，然後在有關聯的情況下產生一個用以指示在主傳感儀器附近存在鐵磁性物體的輸出。
方便地，每個輔助傳感器可以包括光檢測器和光源，該光源產生撞擊光檢測器的光束，光束被破壞時光檢測器的輸出改變狀態，其中光束路徑的至少一部分界定了與各輔助傳感器相關的範圍。
輔助傳感儀器可以包含門廊位置傳感器，其包含固定在與門廊有關位置的第一部分和與房門合作的第二部分，這使門和門廊之間的相對運動產生門廊位置傳感器的兩部分之間的相應運動，這種相應運動反過來使該傳感器的輸出變化，以指示房門的位置。
特別地，該門廊可以包括通向具有核磁共振成像機器的房間的門廊，並且房門從門廊處離開房間向外打開，其中主傳感儀器和輔助傳感儀器位於房間外。
根據第三方面，本 發明提供了一種保護房間(例如核磁共振室)門廊的方法，包括以下步驟:
(a)使用包括至少一個第一磁傳感器的無源主傳感裝置測量背景磁場或其梯度，並產生相應的測量信號；
(b)使用輔助非磁性傳感裝置檢測主傳感裝置附近物體的移動，該輔助傳感裝置包括至少兩個傳感器，每個傳感器適於在主傳感儀器附近的各自範圍內檢測是否存在物體，一個輔助傳感器的範圍與其他的輔助傳感器的範圍不同以使範圍在空間上不重疊。
(C)識別主傳感裝置產生的測量信號由於鐵磁性物體在由磁傳感器的敏感範圍所界定的空間的局部容積內的背景磁場中的運動所產生的瞬時變化，
(d)結合由輔助非磁性傳感裝置檢測到的物體的運動，評估識別的測量信號中的瞬時變化，以確定二者之間的關聯，以及
(e)如果發生了這種關聯並且兩個輔助傳感器在它們各自的範圍內同時檢測到了物體的存在，提供表明鐵磁性物體存在的指示，其中，提供表明鐵磁性物體存在的指示的步驟包括在主傳感裝置附近產生可聽或視覺警報中的至少一種。
受保護的房門裝備可以包含用於阻止接近禁止區域的裝置，其可由來自信號處理裝置的輸出操作。這種裝備包括上鎖設備和隔離設備中的至少一種。
信號處理裝置包括濾波裝置，該濾波裝置設置用來大體上過濾掉測量的磁場中的雜亂變化。
下面參照本發明的4個實施例，按附圖所做的圖解說明，僅通過舉例的方式描述本發明。
圖1是根據本發明的門廊保護儀器的第一實施例的示意圖表示；
圖2是根據本發明的門廊保護儀器的優選的第二實施例；
圖3是第I和第2實施例的電路設置方式的更詳細的示意圖，其中輔助傳感裝置可以分布在分散的位置並且各個傳感器的輸出經過通用邏輯線路被分立的邏輯與門連接在一起;
圖4圖解說明了一核磁共振室外牆上的該儀器的分布位置，該儀器具有兩個位於要保護的門廊處相對的兩側的單元，根據本發明的第二方面，該裝備組成了受保護的門廊儀器；
圖5是圖2中受保護的門廊儀器的俯視圖，示出了沿房門各側的輔助非磁性傳感裝置的位置及與這些傳感器相關的光束的方向；
圖6是與圖5相似的視圖，示出了圖3中儀器的輔助傳感裝置的一種可選的設置方案；
圖7是根據本發明第一方面的門廊保護儀器的第三實施例的示意圖表示；
圖8是圖7中圖解說明的儀器所保護的門廊的俯視圖，該門廊即是圖4和圖5中的所示的門廊；
圖9是根據本發明的門廊保護儀器的第四實施例的示意圖表示；以及
圖10是圖1中的儀器所保護的門廊(圖3和圖4中的同一門廊)的示意圖。
具體實施方式
參照圖1， 鐵磁檢測儀器的第一實施例含有主磁性傳感儀器，其包括磁傳感器4,例如磁通門傳感器，磁阻傳感器，磁阻抗傳感器，霍爾效應傳感器，或電流線圈傳感器，將入射到傳感器4的磁場的測量信號輸出到信號處理儀器中。傳感器4可以設有一個以上的子傳感器，例如平衡傳感器對或磁力儀陣列。由於一般將傳感器固定在被保護的門廊的鄰近處，大部分時間裡，由於大地或入口門以及核磁共振成像機器，傳感器記錄的是大體上不變的磁場，地磁場和核磁共振成像磁體的邊緣磁場的組合。這構成了傳感器輸出的較大偏移。可通過高通濾波器去除這種固定的偏移。傳感器也可能測量到與位於門廊附近的電氣設備的電源供給有關的磁場的規律性變化，這會使輸出以電源的頻率及其諧波的頻率變化。也可以使用低通濾波器過濾掉這些變化。這些濾波器共同構成了帶通濾波器6以執行這些功倉泛。
據了解，一個人通過門廊，一般需要用0.3秒到3秒的時間。這兩個時間的倒數界定了傳感器4的輸出中感興趣的頻率，即0.3到3Hz。
如果有人持有、拉動或推動鐵磁性物體，使其近距離經過傳感器4，背景磁場會被改變，導致傳感器4的輸出變化。該變化通過濾波器6被放大器8放大。為觸發警報，將該信號的大小與預先設定的閾值相比較。由於信號可能是正的或負的，閾值檢測器由整流級10及後接的比較器12構成，該比較器中有用於提供閾值電壓的電路14。可選地，對正值或負值信號使用不同的比較器，並將它們的輸出相結合以產生單一的警報信號取代整流器10和單一比較器12。可以提供可選的鎖存器12a將從比較器輸出的信號值保持一段預定的時間，比如，保持I秒。
可以帶有磁信號幅度目測指示器11。例如，可以提供一串琥珀色的光「條」，隨輸出信號強度向閾值增加而相繼被點亮，並且一旦信號達到閾值紅燈被點亮。比較器的輸出可被設置為信號沒有超出閾值的狀態下具有邏輯電平0，而在信號超出閾值的狀態下具有邏輯電平『I』。一旦物體已通過了傳感器4的範圍，信號電平已降低到閾值之下，邏輯電平就恢復至O。實際中，可能更可取的是使警報持續一定的運行時間，該時間由復位延時單元18給定，並且鎖存器16 (如觸發器)將輸出保持在邏輯O直到按鈕被按下。
該鎖存器用於觸發一個或多個警報設備，例如聽覺警報20和視覺警報22。已經發現，同時提供視覺警報和聽覺警報是有好處的，雖然這不是必需的。
為減少錯誤的警報，該儀器進一步包括輔助的，額外的，非磁性傳感儀器，當有人通過門廊時產生感應。該輔助傳感儀器包括兩個傳感器34a，34b。每個傳感器包括非磁性傳感器60，600，每個非磁性傳感器具有不同的保護範圍，在此範圍中它會檢測不在另一傳感器檢測範圍內的物體。當然，這些範圍的至少一部分應位於主傳感儀器能感測到含鐵物體的區域內。
在第一實施例的例子中，每個非磁性傳感器34a，34b包括一個光電傳感器(或其他對入射光敏感的設備)，該光電傳感器被設置為檢測何時有人，或其他物體，通過指向該傳感器的光束。光束可以是可見的或不可見的。該光束由光源61，610 (例如LED)產生，每個光束與一個光檢測器60，600相關。每個光束經過不同的空間區域，光束經過的區域界定了傳感器60，600各自的敏感範圍。
如果光束沒被破壞，傳 感器60，600的輸出是邏輯0，並且如果光束被進入到光束路徑的物體運動所破壞，輸出變化到邏輯值I。當然，在可選實施例中，可以將邏輯值反過來。可以利用鎖存器(未示出)將每個傳感器的輸出保持一段時間，例如保持I秒。
兩個傳感器60，600的輸出都被送至信號處理電路的更遠的部分。在此實施例中，這包括將信號送至數字與門68的兩個輸入，該與門的輸出在兩個光束都被破壞時為邏輯1，只有一個光束被破壞時為邏輯O。與門68的輸出被送至一個更遠的與門62的一個輸入，與門62的輸出被送至數字鎖存器16。與門62的另一個輸入來自磁傳感比較器12的輸出。這些與門，在使用中執行磁傳感裝置和非磁性傳感裝置之間的關聯功能。兩個與門和鎖存器共同定義了信號處理電路並可被認為提供了一個輸出，該輸出的數值依賴於主傳感儀器和輔助傳感儀器的輸出之間的關聯。
在最優選的方案中，提供了圖1中示出的一對單元30，32。這在附圖的圖2中示出。單元30，32可以是相同的，這會簡化製造過程。要保護的門廊兩邊各放置一個單元。當含鐵物體被帶入到傳感器4的範圍內時，每個單元產生一個輸出信號。每個單元被定位於門的一側，例如門廊的左側或右側。如圖2所示，每個單元可以包括一個用於數字線路通向與門62的入口點。在圖2中，對單元A,這個入口點被標記為點70,對單元B該點被標記為點70』。這種設置方式確保了只要傳感器4，44中一個檢測到物體就會發出警報，或者兩個都檢測到物體時發出警報。
在提供有兩個單元30，32的情況下，與門68可能被分成兩個相同的部分，一部分形成單元A的一部分，另一部分作為單元B的一部分。這點可在圖3中看出，其中這兩部分由保持該與門輸出的單一邏輯線69相連。這種設置方案是特別有好處的，因為它使得可以用相同的組件建立兩個單元並且只用到很少的部件。
該儀器可用來保護門廊，當鐵磁性物體朝門廊移動時發出警報。提供兩個具有彼此不同的敏感範圍的輔助傳感器60，600，該儀器就可以用來保護多種門廊布局，甚至可用來保護這樣一種門廊，其中門的打開方式使門能夠伸入到主單元和從單元的空間之中。如果兩個單元被置於要保護的房間之外，門廊相對的兩側牆上，並且其中房間裝有一個朝外開的門，就會發生這種情況。這種設置方式在圖4中示出，單元30在門的右側而單元32在門的左側。圖示的門100處在關閉位置，但可以清楚地看到，門打開時會伸出到兩個單元之間的空間中。像現有技術中已知的那樣，用單一光束保護門，門總是會在某個點上中斷光線並引發警報。
當然，可以提供一種只帶有一個光束的系統，其中兩個單元被固定在房間內部的牆上以使該一個光束不會被門破壞，但這具有很多不足。特別地，在很多情況下，房間中有敏感的電設備，可能會受到來自保護儀器的輻射信號的影響，將電設備置於這種房間內是不合適的。在MRI間的情況下(本發·明所述門廊保護儀器的主要應用之一)，MRI儀器使用期間會需要關掉該儀器。這可以通過使用房門鎖扣機構來完成，但這種機構不便於安裝。此夕卜，將保護儀器定位於要保護的房間內意味著只有在人已經通過了門廊之後，警報才會發出。這時要阻止事故可能已經太晚了。
要保護如圖4和圖5所示的朝外開的門，一定要謹慎地定向兩個輔助傳感器的光束，以使對於任何給定的門的位置只有一個光束被破壞。沿著由與門和或門提供的邏輯，如果只有一個光束被門破壞，警報不會發出。一旦有試圖通過門廊的人或物體破壞了另一光束，如果同時信號處理裝置識別出磁傳感器也檢測到了含鐵的物體，警報就會發出。如果沒有檢測到含鐵的物體，就沒有警報發出，該人可以安全地進入房間。
—種實現了所需的輸出關聯的兩個光束的合適的設置方案的例子在圖5中示出，可以看到，儀器的設置使得兩個光源和光檢測器位於房間外並且光源產生的兩個光束照過門廊，打在位於門廊相對兩側的各自的回覆反光材料片(patch of retro reflectivematerial) 60a,600a上。材料片60a位於室內的一個固定位置上而另一材料片位於室外。反光片的使用允許兩個傳感器60,600中每一個都可以位於各自的光源61,610的臨近位置。回復反光片也比純反光器容易對準，並且因此使它的安裝與使用理想鏡面反光器相比更加容易。這種反光器可從現有技術中得知，因此這裡不再做詳細的描述，它一般包括小型的鏡面或球面陣列，陣列依靠內部反射將入射在自身上的光束定向為與其來源相反的方向。檢測器和光源可以被方便地安裝在單獨的緊湊外殼中，該外殼可被固定在門廊邊的牆上。實例中示出了光源位於門廊相對的兩側上，遠離主單元和從單元。如果願意，可以將他們集成到主從單元的外殼中，但這取決於可安裝主從單元的房間。
兩道光束可以都位於水平面內，大約在腰部的高度或更低。如果願意，可以使它們傾斜於水平面。重要的一點在於兩道光束必須從門廊的一側延伸至另一側，即從門的左側到右側，以提供全面的保護，防止試圖通過該門的物體。此外，重要的是，兩道光束至少在門經過的範圍內沒有空間上的重疊。在本發明的內容中，門經過的範圍代表了輔助傳感器檢測範圍的實例。他們可以在門無法到達的其他地方重疊。
如圖5 (a)所示，當門關閉時從室內的回覆反光片上反射的光被破壞，但另一光束沒有被破壞。如圖5(d)所示，門完全打開時，從室內反光片反射來的光束沒有與門接觸，因此該光束不再受到破壞，但從室外反光片反射來的光被破壞。此外，如圖5 (b)和圖5 (C)中所示，隨著門從完全打開到關閉，沒有在任何一點上使兩條光束都被門破壞。這是可能的，因為當從正上方觀察時(在兩條光束的正交方向)，兩光束大體上是平行的，且兩光束之間的間隙比門的厚度寬。這保證了門離開一道光束時不會破壞另一道光束。
理想地，光束應該被對準以使門位於光束之間的細小間隙內時，不能足夠程度地打開而使物體通過門進入到房間中。這降低了小的，理論上的風險，即在這個位置上，小到不足以立即破壞兩光束的物體可能通過了門廊而沒有引發警報。在實際應用中，這並不需要真正的擔心並且只要光束緊貼在一起，比如相隔小於10cm，這個問題就可以被有效的改善。這會防止有人進入到房門周圍，因為他們會破壞兩道光束。
按照圖5的設置方式，在門完全打開時破壞兩道光束的唯一方式就是人或物體通過沒有被門破壞的光束。圖5 (e)示出了這種門完全打開的情況。破壞兩道光束使與門的輸出變高，並且如果來自其中一個磁傳感器的輸出的電平同時超過閾值，警報就會被觸發。
然而在本發明的範圍內，可以對第一實施例中的儀器使用其他的光束設置方式。圖6示出了與圖5不同的一種可選的設置方式，不同之處在於，用室內的房門一側上的回覆反射器60a』代替了室內的反光片(60a)。該回復反射器包括一個從門軸邊沿向右延伸過門直到自由邊沿的長帶，以使門打開時光束一直被反射回與產生該光束的光源相鄰近的光檢測器。其他方面與圖5中方案的運作方式相同。
圖7示出了門廊保護儀器的一種可選實施例，圖8示出了該保護門廊的可選儀器的安裝。其中，在該實施例中和第一實施例中存在相同的部件，為清楚起見，使用了相同的標記數字。該儀器除了用構成房門位置傳感器700的機械開關替換了其中一個光電傳感器及其光源和回復反射器外，與圖2中示出的第一實施例的儀器相同，都使用兩個相同的單元30，32。其他類型的房門位置傳感器也可以被使用。房門位置傳感器產生傳送至與門68的輸出信號，該輸出信號在第一狀態時具有邏輯低值，在第二狀態時具有邏輯高值。
在圖8中示出的使用位置中，兩個單元30，32被固定在牆上，在門廊的兩側各有一個，與第二實施例中的位置相同。與第一實施例中的傳感器類似，光電傳感器60檢測室內反光片(60a或60a』)反射的光束。房門位置傳感器700安置在門框上並檢測門何時打開或關閉。當門關閉或輕微打開時，如圖8 (a)和圖8 (b)所示，該房門位置傳感器輸出邏輯電平0，而當門打開得 足夠大到離開光束時，如圖8 (c)和圖8 (d)所示，輸出邏輯電平I。可以認為該房門位置傳感器對應於處在打開位置的門，「檢測」門何時位於傳感器的敏感範圍內。和之前一樣，如圖8 (e)所示，要進入房間的人或物體會破壞光束，如果同時其中一個磁傳感器產生了高於預設閾值的輸出，警報就會被觸發。
本領域的技術人員應該理解，在本發明的範圍內可以有多種變化。例如，可以建立一個具有兩個不相同的單元的系統。一個單元可以是主單元並具有圖1所示的特徵。另一個單元可以是簡化的從屬單元30a，其只包括一個磁傳感器4a及產生測量信號所需的電路46a, 48a, 50a, 52a0從屬單元沒有主單元30中具有的，用來執行測量信號關聯的電路。從屬單元輸出的此信號沿邏輯線64傳送到主單元。與圖1中的單元相比，該主單元含有額外的或門66，接收來自自身的磁傳感電路和邏輯線64的測量信號作為該門的兩個輸入。如果其中一個主單元30或從屬單元32測量到了磁場梯度的變化，主單元30會被觸發並發出警報,而且這與非磁性傳感器60，610對物體的檢測相關。
使用主從單元有利於減少所需的組件，但代價是需要生產兩種不同的單元。
也可以做其他的修改。例如，在具有光檢測器及其位於門廊相對側(左和右)的相關光源的方案中，可以省略反射器。當然，在可接受的條件下，這需要至少一個位於要保護房間內的有源組件(光源或光檢測器)。
此外，可以只用單一的圖1所示類型的單元30保護門廊。該單元位於門廊的旁邊，如圖10所示。
還應該理解，輔助傳感電路可以被集成到單元30，32中，而不像圖中所示的那樣，作為離散單元被提供。
本發明尤其適合於用來保護通往MRI間的門廊，將含鐵的物體帶入到這種房間中是危險的。然而，同樣可以用來保護通往其他房間的門廊。如果需要，本發明可以在門廊不存在的情況下提供保護，檢查通過由磁傳感器的敏感性所界定的保護範圍和兩個輔助傳感器的保護區域的含 鐵材料。
權利要求
1.用於檢測鐵磁性物體的儀器，該儀器包括: 包括至少一個第一磁傳感器的無源主傳感器，該主傳感儀器適於測量由該至少一個磁傳感器的第一敏感範圍所界定的空間的局部容積內的背景磁場或梯度，並產生相應的測量信號， 包括至少兩個傳感器的輔助非磁性傳感儀器，每個傳感器適於在各自範圍內檢測主傳感儀器附近是否存在物體，其中一個輔助傳感器的範圍與其他的輔助傳感器的範圍不同， 設置為與主傳感儀器和輔助傳感儀器通信的信號處理電路，以及 受來自信號處理電路的輸出所控制的警報設備，該警報設備適於在主傳感器附近提供聽覺警報和視覺警報中至少一種， 其中，信號處理電路被配置為識別由於背景磁場內鐵磁性物體的移動而產生的測量信號的瞬時變化，並將識別的測量信號的瞬時變化與輔助的非磁性傳感儀器的兩個傳感器在各自範圍內都檢測到物體存在的情況相關聯，並在二者之間存在關聯時產生表明在主傳感儀器附近存在鐵磁性物體的輸出。
2.根據權利要求1所述的儀器，其中，信號處理電路包括邏輯與門，其結合兩個輔助傳感器的輸出，以產生一個在有一個傳感器沒有檢測到或兩個傳感器在各自範圍內都沒有檢測到物體存在時具有第一邏輯值的中間信號，以及一個在兩個傳感器都檢測到物體存在時具有第二邏輯值的信號，該信號處理電路將該中間信號與識別的測量信號的瞬時變化相關聯。
3.根據權利要求1或2所述的儀器，其中至少一個輔助傳感器包括光檢測器和產生光束的光源，該光束撞擊 光檢測器，當光束被破壞時光檢測器的輸出改變狀態，其中至少一部分光束路徑界定了與各自的輔助傳感器相關的範圍。
4.根據權利要求3所述的儀器，其中光束通過在反射性表面反射的方式從光源傳送到光檢測器。
5.根據權利要求6所述的儀器，其中反射性表面可以是回復反射器，並且光源和光檢測器的位置相互臨近。
6.根據權利要求3，4或5中任一項所述的儀器，其中，輔助傳感儀器包括兩個傳感器，每個傳感器包括一個光檢測器和產生光束的光源，該光束撞擊光檢測器，當光束被破壞時，光檢測器的輸出改變狀態，其中光束在空間上不重疊，並且其中光束的整體界定了輔助傳感器的檢測範圍，或者其中光束在兩個輔助傳感器各自的檢測範圍外的區域內空間上重疊。
7.根據前面任一項權利要求中所述的儀器，其中，一個輔助傳感器包括門廊位置傳感器，該門廊位置傳感器包括能夠固定在與門廊對應的位置的第一部分和能夠固定在與門廊內的房門對應的位置的第二部分，以使房門和門廊之間的相對運動產生門廊位置傳感器的兩部分之間的相應運動，這種運動反過來使傳感器的輸出改變，以指示房門的位置。
8.根據前面任一項權利要求中所述的儀器，其中輔助傳感儀器安置在與要保護的房間的門廊鄰近的固定位置上，並且其中兩個輔助傳感器的檢測範圍被設置為在任何時間以及對於房門在完全打開和完全關閉之間的任何位置，都只能在兩個輔助傳感器的範圍中的一個內檢測到房門。
9.根據權利要求8所述的儀器，同時依賴權利要求2，其中，與一個輔助傳感器相關的光束延伸過門廊並在位於室內的反射器上反射，以使在門關閉時光束被破壞而在門打開時光束不被破壞。
10.根據權利要求9所述的儀器，其中，反射器安置在門廊或室內的牆上。
11.根據權利要求7所述的儀器，其中，反射器安置在朝向房間的門臉上以使門打開時光束經過反射器反射並撞擊在光檢測器上。
12.根據前面任一項權利要求所述的儀器，其中，主傳感儀器包括至少兩個主傳感器，每個傳感器適於測量由第一和第二磁傳感器的敏感範圍所界定的空間的局部容積內的背景磁場或其梯度，以產生相應的測量信號，兩個傳感器分別被固定在門廊兩側位置。
13.根據前面任一項權利要求所述的儀器，其中，儀器的全部有源部件位於要保護的房間之外，遠離任何無源部件，例如反射器，反射器是必需的，其提供所需的光束路徑並且能夠位於要保護的房間的內部。
14.根據前面任一項權利要求所述的儀器，其中，主磁性傳感儀器是磁力計，傾斜計和磁傳感陣列中的一種或多種。
15.一種用於房間的受保護的門廊裝備，包括: 包裹房門的門框，以及 用於檢測位於門廊附近的鐵磁性物體的儀器，該儀器包括: 無源主傳感儀器，其包括第一和第二磁傳感器，主傳感裝置適於測量由該至少一個磁傳感器的第一敏感範圍所界定的空間的局部容積內的背景磁場或梯度，並產生相應的測量信號， 輔助非磁性傳感儀器，其包括至少兩個傳感器，每個傳感器適於檢測在主傳感儀器附近的各自範圍內是否有物體存在，每個輔助傳感器的範圍與另一輔助傳感器的範圍不同，此方式設置的傳感器使得門從完全關閉到完全打開時，會通過輔助傳感器的這兩個範圍，但對於任一給定的門的位置，只會在一個範圍內被檢測到， 信號處理電路，其與主傳感儀器和輔助傳感儀器通信，以及 由信號處理電路的 輸出控制的警報設備，該警報設備適於在主傳感儀器附近提供視覺和聽覺警報中的至少一種， 其中信號處理電路被配置用來識別由於鐵磁性物體在背景磁場中的移動而引起的測量信號中的瞬時變化，並把識別出的測量信號中的瞬時變化與輔助的非磁性傳感儀器的兩個傳感器在它們各自範圍內都檢測到物體存在的情況相關聯，然後在有關聯的情況下產生一個輸出，該輸出能夠指示在主傳感儀器附近是否存在鐵磁性物體。
16.根據權利要求15所述的受保護的門廊裝備，其中，每個輔助傳感器包括光檢測器和光源，該光源產生撞擊光檢測器的光束，光束被破壞時光檢測器的輸出改變狀態，其中光束路徑的至少一部分界定了與各自的輔助傳感器相關的範圍。
17.根據權利要求15或16所述的受保護的門廊裝備，其中，輔助傳感儀器包括門廊位置傳感器，其包括固定在與門廊對應的位置的第一部分和與房門合作的第二部分，這使房門和門廊之間的相對運動產生門廊位置傳感器的兩部分之間的相應運動，這種相應運動反過來使該傳感器的輸出變化，以指示房門的位置。
18.根據權利要求15，16或17中任一項所述的受保護的門廊裝備，其中，信號處理電路使用邏輯與門，結合輔助傳感器的輸出來產生一個中間信號，該中間信號在有一個傳感器沒有檢測到或兩個傳感器在各自範圍內都沒有檢測到物體存在時具有第一邏輯值，還產生一個在兩個傳感器都檢測到物體存在時具有第二邏輯值的信號，信號處理電路將該中間信號與識別的測量信號的瞬時變化相關聯。
19.根據權利要求15至18中任一項所述的受保護的門廊裝備，其中，該門廊包括通往具有核磁共振成像MRI機器的房間的門廊，並且房門從門廊處離開房間向外打開，並且其中主傳感儀器和輔助傳感儀器位於房間外。
20.一種保護房間門廊的方法，例如核磁共振室，包括以下步驟: (a)使用包括至少一個第一磁傳感器的無源主傳感裝置測量背景磁場或其梯度，並產生相應的測量信號； (b)使用輔助非磁性傳感裝置檢測主傳感裝置附近物體的移動，該輔助傳感裝置包括至少兩個傳感器，每個傳感器適於在主傳感儀器附近的各自範圍內檢測是否存在物體，一個輔助傳感器的範圍與其他的輔助傳感器的範圍不同以使範圍在空間上不重疊。
(C)識別主傳感裝置產生的測量信號由於鐵磁性物體在由磁傳感器的敏感範圍所界定的空間的局部容積內的背景磁場中的運動所產生的瞬時變化， (d)結合由輔助非磁性傳感裝置檢測到的物體的運動，評估識別的測量信號中的瞬時變化，以確定二者之間的關聯，以及 (e)如果發生了這種關聯並且兩個輔助傳感器在它們各自的範圍內同時檢測到了物體的存在，提供表明鐵磁性物體存在的指示， 其中，提供表明鐵磁性物體存在的指示的步驟包括在主傳感裝置附近產生聽覺或視覺警報中的至少一種。
21.根據權利要求20所述的方法，其中步驟(a)和(b)包括使用位於要保護的房間外的主傳感器和輔助傳感器進行測量和檢測。
22.在本文中， 參照附圖對用於檢測鐵磁性物體的儀器做了充分的描述，並且在附圖中做了圖解說明。
全文摘要
用於檢測鐵磁性物體的儀器，例如用來保護通向核磁共振室的門廊，包括包括至少一個第一磁傳感器(4)的無源主傳感儀器，包括至少兩個傳感器的輔助非磁性傳感儀器(34a，34b,60,600)，其中一個輔助傳感器(60)的檢測範圍與另一輔助傳感器(600)的範圍不同，與主傳感儀器和輔助傳感儀器通信的信號處理電路，以及警報設備(20，22)。信號處理電路識別來自主傳感器的信號的瞬時變化並將這種變化與輔助的非磁性傳感儀器的兩個傳感器(60，600)都在各自範圍內檢測到物體存在的情況相關聯。
文檔編號G01V11/00GK103250073SQ201180040361
公開日2013年8月14日 申請日期2011年8月16日 優先權日2010年8月20日
發明者馬修·約翰·伍利斯克拉夫特 申請人:梅特拉森斯有限公司